春季南日岛人工鱼礁海域浮游植物的群落特征

杨　芳

(福建省水产研究所，福建省海洋生物增养殖与高值化利用重点实验室，福建 厦门 361013)



春季南日岛人工鱼礁海域浮游植物的群落特征

杨芳

(福建省水产研究所，福建省海洋生物增养殖与高值化利用重点实验室，福建 厦门 361013)

根据2011年4月、2014年5月在南日岛人工鱼礁区及邻近海域进行的2次生态环境调查资料，研究投礁前后南日岛海域浮游植物的群落特征。结果表明：两次调查共鉴定浮游植物3门40属82种。2011年共鉴定3门32属52种，拟建礁区中心及四周和对照区种类组成相似，平均种类数分别为26种/站和27种/站，细胞数量分别为3.34×104个/dm3和5.68×104个/dm3。投礁前浮游植物丰富度平均值为1.750，物种多样性指数平均值为2.206，均匀度平均值为0.464，优势度平均值为0.753。2014年共鉴定3门34属60种，礁区中心及四周和对照区种类组成相似，平均种类数分别为35种/站和32种/站，细胞数量分别为1.07×104个/dm3和1.05×104个/dm3。投礁后浮游植物丰富度平均值为2.504，物种多样性指数平均值为3.424，均匀度平均值为0.672，优势度平均值为0.551。

浮游植物；人工鱼礁；群落结构；南日岛

人工鱼礁是人为地在海水中投放的构造物，可为鱼类等水生生物营造适合栖息、生长、繁殖的环境，从而达到修复、改善和优化海洋生态环境，保护和增殖渔业资源的目的[1]。目前，有关人工鱼礁的礁体设计、选址、铺设与管理[2-4]及其对投放海域流场效应[5-7]、水质[8-10]、浮游动物[11-13]、鱼礁附着生物[14]、底栖生物[15-17]和渔业资源[18-21]影响的研究较多，但对鱼礁生态系统中最主要的初级生产者——浮游植物的群落特征研究相对较少[22-25]。

浮游植物可为浮游动物、甲壳动物、软体动物和仔稚鱼等提供食物和必需的营养成分，其群落组成与多样性的变化将直接影响生态系统的结构与功能，同时浮游植物由于其繁殖速度快、生长周期短、对环境变化敏感，是海水环境质量优劣的重要指示生物[26-27]，故在评价人工鱼礁的生态修复效果时非常有必要研究浮游植物的群落结构变化。

有关南日岛人工鱼礁海域浮游植物群落特征的研究还未见报道。本文通过对投礁前、后南日岛人工鱼礁及邻近海域浮游植物的调查资料进行分析，以期为该海域生态环境评价和保护提供基础资料和参考依据。

1　材料与方法

1.1研究区域

南日岛地处福建省东南沿海中部，位于莆田市兴化湾湾口处，南邻平海湾，北倚平潭开发区，东濒台湾海峡。该地区海洋生物资源丰富，是福建省重要的渔业基地。南日岛人工鱼礁一期、二期工程位于南日岛东侧、东罗盘岛的南侧海域，四周被南日镇的十八列岛环绕。该鱼礁区于2013年2月建成，由27个礁群组成，总空方量1.17×104m3。

1.2样品采集

于2011年4月(投礁前)、2014年5月(投礁后)，对南日岛人工鱼礁区进行2个航次调查。根据南日岛人工鱼礁区的地形特点，在礁区四周外延500～1 000 m(N2、N3、N5、N6)和中心(N4)各布设1个站位，在礁区东南面(N1)和西北面(N7)海域各布设对照点2个，共7个站位，如图1所示。

浮游植物采样按GB17378.7-2007《海洋监测规范》[28]进行，分表、底层采水(若水深超过15 m则分表、中、底三层采水)，每层水样量在1 L左右，同一站位不同深度的样品最后混合在一起作为一个样品代表整个水团。水样用5% Lugos 溶液固定，在实验室静置后浓缩、鉴定。

1.3数据处理

评价方法采用污染生态评述方法[28]：

丰富度(Margalef richness index，d)采用马卡列夫的计算式：d=(S-1)/log2N，N—样品中的生物总个体数；

均匀度(Pielou evenness index，J)指数采用皮诺的公式：J=H'/Hmax，Hmax为log2S，表示物种多样性指数的最大值；

优势度(Dominance，D2)采用的算式：D2=(N1+N2)/NT，N1—样品中第一优势种的个体数，N2—样品中第二优势种的个体数，NT—样品中的总个体数；

2　结果

2.1种类组成和分布

2.1.1种类数分布

2011年和2014年两次春季调查共鉴定浮游植物3门40属82种，其中硅藻门种类占绝对优势，共32属68种，甲藻门共7属13种，金藻门共1属1种。

1)2011年调查结果

2011年调查浮游植物种类不丰富，共鉴定3门32属52种(包括变种和变型等，下同)，其中硅藻门的种类占绝对优势，共27属43种，占总种数的82.7%；甲藻门共4属8种，占总种数的15.4%；金藻门共1属1种，占总种数的1.9%。拟建礁区中心及四周共鉴定浮游植物3门30属47种，其中硅藻门26属41种，甲藻门3属5种，金藻门1属1种；对照区共鉴定浮游植物2门26属39种，其中硅藻门22属34种，甲藻门4属5种。

各站种类数范围在19～31种之间，其中对照点N1站和N5站种类数最多，为31种，N3站种类数最少，为19种(图2)。拟建礁区中心及四周浮游植物种类数的平均值为26种/站，对照区种类数的平均值为27种/站，二者基本无区别。

2)2014年调查结果

2014年调查浮游植物种类不丰富，共鉴定3门34属60种，其中硅藻门的种类占绝对优势，共27属48种，占总种数的80.0%；甲藻门共6属11种，占总种数的18.3%；金藻门共1属1种，占总种数的1.7%。礁区中心及四周共鉴定浮游植物3门33属56种，其中硅藻门26属45种，甲藻门6属10种，金藻门1属1种；对照区共鉴定浮游植物3门28属43种，其中硅藻门21属33种，甲藻门6属9种，金藻门1属1种。

各站种类数范围在31～36种之间，其中N4、N5、N6号站种类数最多，为36种，对照点N7站种类数最少，为31种(图2)。礁区中心及四周浮游植物种类数的平均值为35种/站，对照区种类数的平均值为32种/站，礁区中心及四周浮游植物种类数的平均值略高于对照区。

2.1.2种类组成

2．主动探索多层次金融服务体系，创新发展面向小微企业和“三农”的金融产品与服务。当前和今后一段时期内，要根据中央精神，在温州“建立民间融资备案制度”的指引下，着手准备设立民间借贷服务中心，发展面向小微企业和“三农”的融资租赁企业，让资金持有者手里的资金集中起来，由专业人士进行经营，由国家政策进行引导，可以缓解国家和地方建设资金不足，也减少了资金持有者盲目投资带来的负面影响。

1)2011年调查结果

根据物种优势度公式计算，2011年调查海域的优势种类有中肋骨条藻(Skeletonemacostatum)、具槽直链藻(Melosirasulcata)和圆海链藻(Thalassiosirarotula)。各站位优势种的数量比例见表1。N2和N4站浮游植物种类组成与对照点N1站相似，第一优势种为具槽直链藻，N3、N5和N6站浮游植物种类组成与对照点N7站相似，第一优势种为中肋骨条藻，第二优势种

为具槽直链藻。

从生态类群来分析，广温性种类在种类数和细胞数量上均占优势，还有一些温带种和暖水种。广温性种类，如中肋骨条藻、具槽直链藻、波状辐裥藻(Actinoptychusundulatus)、离心列海链藻(Thalassiosiraexcentrica)、布氏双尾藻(Ditylumbrightwellii)等；温带种，如圆海链藻、加氏星杆藻(Asterionellakariana)、柔弱角毛藻(Chaetocerosdebilis)等；暖水种，如有翼圆筛藻(Coscinodiscusbipartitus)、洛氏菱形藻(Nitzschialorenziana)等。

2)2014年调查结果

根据物种优势度公式计算，2014年调查海域的优势种类有具槽直链藻、奇异棍形藻(Bacillariaparadoxa)、东海原甲藻(Prorocentrumdonghaiense)、尖刺拟菱形藻(Pseudo-Nitzschiapungens)、条纹小环藻(Cyclotellastriata)、端尖斜纹藻(Pleurosigmaacutum)、墨氏原多甲藻(Protoperidiniummurrayi)、三角角藻(Ceratiumtripos)。各站位优势种的数量比例见表1。除N2站外，N3～N6站浮游植物种类组成与对照点N1和N7站相似，第一优势种为具槽直链藻，第二优势种为奇异棍形藻；N2站的第一优势种为具槽直链藻，第二优势种为东海原甲藻。

从生态类群分析，广温性种类在种类数和细胞数量上均占优势，还有一些暖水种和温带种。广温性种类，如具槽直链藻、奇异棍形藻、尖刺拟菱形藻、条纹小环藻、三角角藻等；暖水种，如东海原甲藻、舟形斜纹藻(Pleurosigmanaviculaceum)、直舟形藻(Naviculadirecta)等；温带种，如圆海链藻、温和圆筛藻(Coscinodiscustemperei)等。

表1　浮游植物的主要种类及其细胞数量所占比例

2.2细胞数量分布

2011年调查浮游植物细胞数量的平均值为4.01×104个/dm3，范围在1.05×104～9.88×104个/dm3之间(图3)，其中对照点N7站浮游植物细胞数量最多，中心点N4站细胞数量最少。拟建礁区中心及四周和对照区浮游植物细胞数量的平均值分别为3.34×104个/dm3和5.68×104个/dm3，对照区浮游植物细胞平均数量较高，是拟建礁区中心及四周的1.70倍。浮游植物细胞数量平面分布不均匀，N2～N5站浮游植物细胞数量与对照点N1站较为接近，N6站与对照点N7站细胞数量则明显较高。

2)2014年调查结果

2014年调查浮游植物细胞数量的平均值为1.06×104个/dm3，范围在0.74×104～1.71×104个/dm3之间(图3)，其中中心点N4站浮游植物细胞数量最多，N6站细胞数量最少。礁区中心及四周和对照区浮游植物细胞数量的平均值分别为1.07×104个/dm3和1.05×104个/dm3，二者差别不大。N5、N6站浮游植物细胞数量与对照点N7站较为接近，N2～N4站与对照点N1站细胞数量较高。

2.3群落参数

两次调查各站浮游植物的群落参数见表2。

1)2011年调查结果

2011年调查浮游植物丰富度(d)的范围在1.213～2.167之间，平均1.750，其中N1站丰富度最高，N3站最低；物种多样性指数(H')的范围在0.804～3.267之间，平均2.206，其中N2站物种多样性指数最高，N7站物种多样性指数最低；均匀度(J)的范围在0.180～0.672之间，平均0.464，其中N2站均匀度最高，N7站最低；优势度(D2)的范围在0.551～0.934之间，平均0.753，其中N7站优势度最高，N2站最低(表2)。

从浮游植物群落参数分析，N1～N5站各项指数在正常的范围内，其中N2站和对照点N1站丰富度、物种多样性指数和均匀度都较高，优势度较低。而N6站和对照点N7站丰富度、物种多样性指数和均匀度都较低，优势度较高。

表2　浮游植物的群落参数

2)2014年调查结果

2014年调查浮游植物丰富度(d)的范围在2.330～2.724之间，平均2.504，其中N6站丰富度最高，N1站最低；物种多样性指数(H’)的范围在2.765～4.010之间，平均3.424，其中N6站物种多样性指数最高，N1站最低；均匀度(J)的范围在0.548～0.776之间，平均0.672，其中N6站均匀度最高，N1站最低；优势度(D2)的范围在0.421～0.702之间，平均为0.551，其中N1站优势度最高，N6站最低(表2)。

从浮游植物群落参数分析，除对照点N1站浮游植物物种多样性指数略小于3外，其余各站H′值均大于3，调查海域浮游植物多样性水平良好，群落结构较稳定。

3　讨论

3.1人工鱼礁海域浮游植物的重要性

人工鱼礁作为一种科学设计的外源投放物，可以保护和增殖海洋渔业资源，并改善和修复海洋生态环境，但这种过程是漫长的，即使热带人工鱼礁区也需十几年的时间[29]。很多学者对人工鱼礁的生态作用机理做过报道[30-33]，人工鱼礁投后放会对其周围海域产生影响，并围绕鱼礁逐渐形成新的局部人工生态系统[19，34-35]。受海流影响，礁体周围水体的压力场随之变化，流场重新分布并形成新的动力场，迎流面附近产生上升涡流区，背流面产生涡动缓流区[36]。在流场改变(涌升流、涡流、加速流和滞流等)影响下，表、底层海水和上覆水充分交换，沉积物—水界面也随之发生改变，通过再悬浮与扩散，沉积物中营养盐和有机质向海面的输送通量增加[37]，提高了营养盐和有机质的水平和周转率[38]，从而促使鱼礁区浮游植物大量生长、繁殖[24]，进而提高海域的初级生产、次级生产和渔业资源量。

浮游植物群落结构对海洋环境变化具有指示作用[39]，故人工鱼礁对海洋生态环境的影响可能会体现在浮游植物群落结构的变化上。浮游植物处于食物链的最底端，通过“上行效应”影响浮游动物和渔业资源，探究人工鱼礁海域浮游植物群落结构特征，对了解礁区的生态系统运行机制具有重要意义。

3.2人工鱼礁海域浮游植物的群落特征

3.2.1人工鱼礁海域浮游植物的细胞数量

从细胞数量来看，投礁前，调查海域浮游植物平面分布不均匀；投礁后，礁区中心点N4站细胞数量最多，礁区四周(0.90×104个/dm3)和对照区(1.05×104个/dm3)细胞数量差别不大。由于调查海区范围小，环境差异一般不是很显著，因此各站浮游植物数量相差不大。

人工鱼礁所引起的流场效应能促进浮游植物的生长，但这种机制受潮流、鱼礁区位置[10]和水动力[37]的影响。其他学者研究发现，人工鱼礁的投放对荣成俚岛[40]、象山港[41]、大亚湾[42]、海州湾[43]的浮游植物具有增殖效果，礁区浮游植物丰度高于同期对照海区。

3.2.2人工鱼礁海域浮游植物种类组成和分布

从种类数来看，投礁前，拟建礁区中心及四周和对照区浮游植物种类数基本无区别，分别为26种/站和27种/站；投礁后，礁区中心及四周和对照区种类数分别为35种/站和32种/站，礁区中心及四周比对照区浮游植物种类数多了3种/站。

从优势种来看，投礁前，具槽直链藻分别为N1、N2、N4站的第一优势种，为其余站的第二优势种，投礁后，具槽直链藻为全区的第一优势种。

从生态类群来看，投礁前、后全区浮游植物均呈现以广温种在种类数和细胞数量上占优势，温带种和暖水种较少出现的状况，原因可能是浮游植物的分布受到海流和水团的影响，春季浙闽沿岸流对该海区的控制开始退缩、台湾暖流影响开始增强。该结果与1990—1991年南日岛周围海域浮游植物春季调查结果[44]相吻合。

因此，投礁后海区浮游植物种类组成变化不大，礁区中心及四周和对照区群落结构组成相似。这一结果与荣成俚岛[40]、象山港[45]、大亚湾[46]、海州湾[24]人工鱼礁的文献中鱼礁区与对照区群落结构无显著差异的结果一致。

究其原因：(1)该海域人工鱼礁建礁时间较短，礁区生物群落仍处于发展阶段，而人工鱼礁对生态环境的影响可能需要相对长时间的积累，其生态效应在短期内难以显著体现。(2)该调查区域范围较小，对照区与人工鱼礁区的空间距离较近，且采样站位靠近岛屿，潮流和岛屿对浮游植物的影响可能超过了人工鱼礁投放对其的影响。(3)由于生态环境的复杂性，除主要的环境因子(光照、水温、盐度、营养盐和水动力等)[47-51]外，以浮游植物为食的浮游动物、贝类和一些小型鱼类通过“下行效应”也影响着浮游植物的群落结构[52]，这些都有待于进一步的研究。

3.2.3人工鱼礁海域浮游植物的群落参数

大亚湾、海州湾等鱼礁区的相关研究[22，53-54]表明，鱼礁区浮游植物的物种多样性指数比对照区略高，原因可能是礁区海域环境较对照区更适合浮游植物生长与繁殖。综合南日岛人工鱼礁海域浮游植物的群落参数来看，投礁后，与对照区相比，礁区中心及四周浮游植物的丰富度增加了0.240、物种多样性指数增加了0.172、均匀度增加了0.015、优势度减少了0.037。但是由于调查时南日岛人工鱼礁投放完成仅一年多，未能得到更长时间尺度关于人工鱼礁投放对该海域影响的数据与结论，有待进一步监测与调查讨论。

致谢：福建省水产研究所的沈长春、刘勇、罗冬莲、许翠娅、杨妙峰、叶泉土、郑惠东、蔡建堤、许贻斌、席英玉、郑盛华、董晓毅、林永青、林娇、马超、徐春燕、陈宇锋、姜双城、陈财珍、陈小红、蔡玉婷、吴立峰、黄桂芳等参与了本项目的工作，谨致谢忱。

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Community characteristics of phytoplankton in artificial reef area around Nanri Islands in spring

YANG Fang

(Key Laboratory of Cultivation and High-value Utilization of Marine Organisms in Fujian Province，Fisheries Research Institute of Fujian，Xiamen 361013，China)

Based on the investigation on phytoplankton between before-casting reef(April，2011)and after-casting reef(May，2014)in artificial reef area around Nanri Islands，the community characteristics of phytoplankton were studied.The results showed that a total of 82 species which belong to 40 genera of 3 phyla were identified in survey area.Before casting reef，there were 52 species belonging to 32 genera(3 phyla)of phytoplankton.The reef area including around area(with 26 species per station)and control area(with 27 species per station)had similar community structure，and the average cell abundances were 3.34×104cell/dm3and 5.86×104cell/dm3，respectively.In survey area，Margalef richness index was 1.750，Shannon-weaner diversity index was 2.206，Pielou evenness index was 0.464，and dominance index was 0.753.After casting reef，there were 60 species belonging to 34 genera(3 phyla)of phytoplankton.The reef area including around area(with 35 species per station)and control area(with 32 species per station)still had similar community structure，and the average cell abundances were 1.07×104cell/dm3and 1.05×104cell/dm3，respectively.In survey area，Margalef richness index was 2.504，Shannon-weaner diversity index was 3.424，Pielou evenness index was 0.672，and dominance index was 0.551.

phytoplankton；artificial reef；community characteristics；Nanri Islands

2016-05-25

国家海洋局海洋公益性行业科研专项(201305043-4)；福建省属公益类科研院所基本科研专项(2016R1003-6)；闽台重要海洋生物资源高值化开发技术公共服务平台(2014FJPT01)；福建重要海洋经济生物种质库与资源高效开发技术公共服务平台(14PZY017NF17).

杨芳(1987-)，女，福建龙海，研究实习员，硕士，研究方向为海洋环境生态.E-mail：young87@qq.com

X835

A

1006-5601(2016)03-0210-09

杨芳.春季南日岛人工鱼礁海域浮游植物的群落特征[J].渔业研究，2016，38(3)：210-218.